Interstellært støv

I astronomi er det interstellære støv (på engelsk  : interstellar dust ) en komponent i det interstellare medium . Det er en vigtig brøkdel af det kosmiske støv ( kosmisk støv ).

Interstellært støv, der repræsenterer knap ~ 1% af massen af ​​det interstellære medium, består af partikler på kun få få til nogle få milliarder atomer, hvilket svarer til typiske størrelser på et par nanometer til ~ 0,1  mikrometer . Størrelsen på en partikel kan undtagelsesvis være meget større, op til 25  µm i diameter. Den massefylde af interstellare støv ligner den af cigaretrøg, for lokale boble omkring 10 -6 støv korn / m 3 , der hver har en gennemsnitlig masse på omkring 10 -17  kg .

Den støv interstellare forskellige med hensyn til:

Interstellært støv dæmper lyset. Det nedsætter stjernernes lysstyrke med ca. halvdelen hvert 1000 lysår . På den anden side dæmper det kun synligt lys og påvirker ikke de andre bølgelængder .

Historie

Støv fra den lokale interstellære sky blev først opdaget utvetydigt i 1992 af Ulysses- sonden .

Fire observationsmetoder er tilgængelige i dag:

Oprindelse

Interstellært støv er hovedsageligt dannet af stjerner, der er kommet ind i den røde kæmpe fase af deres udvikling. Langt størstedelen af ​​interstellære partikler kommer fra stjernerester, der udstødes af dem i slutningen af ​​deres levetid .

Sammensætningen af ​​støv bestemmes hovedsageligt af moderstjernernes temperatur. Nogle molekyler dannes kun ved meget høje temperaturer, mens andre dannes ved lavere temperaturer .

Ifølge den nuværende viden dannes der støv i kuverterne til stjerner, der har gennemgået en sen udvikling, og som har specifikke observerbare underskrifter .
For eksempel observeres emissioner omkring 9,7 mikrometer i bølgelængde , der er karakteristiske for silikater, omkring "kolde" stjerner (kæmpestjernerrige ilt ) i det infrarøde . Vi kan også observere emissioner omkring 11,5  µm på grund af siliciumcarbid omkring andre typer kolde stjerner ( kæmpestore kulstofrige ).

Derudover dannes korn i nærheden af ​​stjerner i nærheden i realtid; for eksempler: [stil til anmeldelse]

.

Solsystem

Meget af støvet i solsystemet er blevet omdannet og genbrugt fra genstande og kroppe i interstellære medier. Støv kolliderer ofte med stjerner som asteroider og kometer . Hver gang transformeres det af de nye komponenter, der udgør disse kroppe.

Fysiske egenskaber

99% af massen af det interstellare medium er i form af gas, den resterende% er i form af støv.

Form

Partiklerne, der udgør interstellært støv, varierer i form.

Kemisk sammensætning

Kornene af interstellært støv udviser ekstremt eksotiske isotopiske sammensætninger (sammenlignet med sædvanlige materialer i solsystemet), som generelt er kendt for at være knyttet til de nukleosyntetiske processer, der fungerer i stjerner i slutningen af ​​deres liv .

Størrelsen på Bonanza, det største presolarkorn, der nogensinde er identificeret (25  µm i diameter), gjorde det muligt at måle den isotopiske sammensætning af et langt større antal isotoper end i de andre korn: Li, B, C, N, Mg, Al , Si, S, Ca, Ti, Fe og Ni. De store isotopiske anomalier fundet for C, N, Mg, Si, Ca, Ti, Fe og Ni er typiske for materiale, der skubbes ud af type II supernovaer . TEM- analysen viser også , at den krystallografiske rækkefølge varierer ved µm- skalaen , og STEM - EDS- analysen , at kornet består af underkorn med størrelse mellem lidt mindre end 10  nm og lidt mere end 100  nm . Bonanza har også det højeste oprindelige 26 Al / 27 Al- forhold, der nogensinde er registreret, hvilket ikke er overraskende for et korn lige fra en supernova.

Ødelæggelse

Interstellare støvkorn kan fragmenteres af ultraviolet lys , ved fordampning , ved forstøvning og ved kollisioner med hinanden eller med andre stjerner.

Støv kan også omdannes ved eksplosioner fra supernovaer eller novaer . Også i en tæt sky er der processen med gasfaser, hvor ultraviolette fotoner skubber energiske elektroner ud fra korn i den sky .

Undersøgelse og betydning

Fra de allerførste astronomiske observationer er interstellært støv en hindring for astronomer, da det tilslører de objekter, de vil observere. Således i begyndelsen af XX th  århundrede , astronomen Edward Emerson Barnard identificerer mørke skyer i Mælkevejen.

Når forskere begynder at øve infrarød astronomi, opdager de, at interstellært støv er en nøglekomponent i astrofysiske processer. Det er især ansvarligt for tabet af en stjernes masse på randen af ​​død. Det spiller også en rolle i de tidlige stadier af stjernedannelse og planeter.

Udviklingen af ​​interstellært støv giver information om fornyelsescyklus for stjernemateriale. Observationer og målinger af dette støv i forskellige regioner giver vigtig indsigt i genbrugsprocessen i interstellare medier , molekylære skyer såvel som planetariske systemer som solsystemet, hvor astronomer anser støvet for at være i sin fase.

Metoder til påvisning

Interstellært støv kan detekteres ved indirekte metoder, der bruger dette materiales strålende egenskaber. Det kan også detekteres direkte ved hjælp af en række indsamlingsmetoder mange steder. På Jorden falder generelt et gennemsnit på 40 tons udenjordisk stof. Støvpartikler opsamles fra atmosfæren ved hjælp af flade samlere placeret under vingerne på NASA- fly, der kan flyve i stratosfæren. De findes også på overfladen af ​​store ismasser ( Antarktis , Grønland og Arktis ) og i sedimenter placeret i havets dybder. Det var også i slutningen af ​​1970'erne, at Don Brownlee ved University of Washington i Seattle identificerede arten af ​​disse udenjordiske partikler. Meteoritter er også en anden kilde, da de indeholder stjernestøv.

Mange detektorer bruger infrarødt lys til at detektere interstellært støv. Faktisk kan denne type lysbølge trænge igennem skyer af interstellært støv, så vi kan observere de områder, hvor stjerner dannes, og centrum for galakser. Det er også takket være NASAs Spitzer-rumteleskop (det største infrarøde teleskop sendt ud i rummet), at mange observationer er mulige.

Stardust

Det 18. marts 2014I løbet af 45 th Lunar and Planetary Science Conference  (i) , den Jet Propulsion Laboratory (JPL), et joint venture for NASA og California Institute of Technology (Caltech), meddeler, at aerogel af solfangeren af rumsonden Stardust ville fanget , i 2000 og 2002, under forsendelse af sonden mod komet 81P / Wild , syv korn af interstellært støv, bragt tilbage til Jorden i januar 2006.

JPL bekræfter meddelelse den 14. august 2014.

Bekræftelsen efterfølges af offentliggørelsen af en artikel offentliggjort dagen efter (15. august) i det amerikanske videnskabelige tidsskrift Science .

De syv prøver er I1043.1.30.0.0 (“Orion”), I1047.1.34.0.0 (“Hylabrook”), I1003.1.40.0.0 (“Sorok”), I1044N.3, I1061N3, I1061N.4 og I1061N.5 .

bruger ID Masse Sammensætning Volumenmasse
I1043.1.30.0.0 3,1  ± 0,4  pg Mg 2 SiO 4 lav ( 0,7  g · cm -3 )
I1047.1.34.0.0 4,0  ± 0,7  pg Mg 2 SiO 4 lav (< 0,4  g · cm -3 )
I1003.1.40.0.0 ~ 3  s - -

Rosetta

Rosetta-sonden, der blev lanceret i 2004, analyserede i 2014 det interstellære støv, der udsendes af kometen 67P / Tchourioumov-Guérassimenko . Især påviste det mange organiske forbindelser (inklusive glycin , en aminosyre ) såvel som fosfor .

Noter og referencer

  1. (fr + en) Indtastning "  interstellare støv  " [html] , om TERMIUM Plus , den terminologi og sproglige database af Canadas regering (adgang november 13, 2014)
  2. (fr + da) Indtastning "interstellar → interstellar dust", på Magdeleine Moureau og Gerald Brace ( pref.  Jean Dercourt ), Ordbog for geovidenskab (engelsk-fransk, fransk-engelsk): Omfattende ordbog over jordvidenskab (engelsk-fransk , Fransk-engelsk) , Paris, Technip , koll.  "Publications of the French Petroleum Institute  ",2000, XXIX-XXIV-1096  s. ( ISBN  2-7108-0749-1 , OCLC  43653725 , bemærk BnF nr .  B37182180d ), s.  255 læst online [html] (adgang til 13. november 2014)]
  3. (fr + da) Indtastning “kosmisk → kosmisk støv”, i Magdeleine Moureau og Gerald Brace, op. cit. , s.  113 læses online [html] (adgang til 13. november 2014)]
  4. (in) Frank Gyngard, Manavi Jadhav, Larry R.Nittler, Rhonda Stroud og Mr. Ernst Zinner, "  Bonanza: En ekstremt bred kornstøv fra en supernova  " , Geochimica og Cosmochimica Acta , vol.  221,15. januar 2018, s.  60-86 ( DOI  10.1016 / j.gca.2017.09.002 ).
  5. Séguin og Villeneuve 2002 , s.  262-263
  6. "Applications of the Electrodynamic Tether to Interstellar Travel" Gregory L. Matloff, Less Johnson, februar, 2005
  7. (in) E. Grün H. Zook, Mr. Baguhl, A. Balogh, Bame S. et al. , “  Opdagelse af joviske støvstrømme og interstellare korn ved Ulysses-rumfartøjet  ” , Nature , bind.  362,1 st april 1993, s.  428-430 ( DOI  10.1038 / 362428a0 ).
  8. Sterken et al. (2019) .
  9. (i) Roberta M. Humphreys , Donald W. Strecker og EP Ney , "  Spektroskopiske og fotometriske observationer af M supergiants i Carina  " , Astrophysical Journal , vol.  172,1972, s.  75- ( DOI  10.1086 / 151329 , resumé , læs online ).
  10. Evans 1994 , s.  164-167.
  11. Evans 1994 , s.  147-148.
  12. Boulanger, F .; Cox, P. og Jones, AP (2000). “Kursus 7: Støv i det interstellare medium” Astronomi for infrarødt rum, i dag og i morgen : 251, side til stede i hvilket bind? s., F. Casoli, J. Lequeux og F. David. 
  13. (in) E. Casuso og JE Beckman, "  Explifying the Galactic Interstellar Dust Grain Size Distribution Function  " (adgang til 2. december 2010 )
  14. (i) Charlene Lefevre Laurent Pagani, Bilal Ladjelate Michiel Min, Hiroyuki Hirashita Robert Zylka, "  Støv Evolution i pre-stjernernes kerner  " , vises i drøftelserne i international konference med titlen mm Universe , n o  1911,03257,14. november 2019, s.  2 ( læs online , konsulteret den 12. februar 2020 )
  15. (da) OSU Institut for Astronomi, "  Interstellar Dust  " (adgang til 30. november 2010 )
  16. (in) LB D'Hendecourt , LJ Allamandola og JM Greenberg , "  Det flygtige element berigelse af kondritiske interplanetære støvpartikler  " , Astronomy and Astrophysics , vol.  152,1985, s.  130-150
  17. (da) JM Greenberg , "  Radikal dannelse, kemisk bearbejdning og eksplosion af interstellare korn  " , Astrofysik og rumvidenskab (Symposium on Solid State Astrophysics, University College, Cardiff, Wales, 9-12 juli 1974) , bind.  139,1976, s.  9–18 ( resumé , læs online )
  18. James Lequeux , Det interstellare medium: Interstellar støv , Les Ulis / Paris, EDP ​​Sciences ,2002, 467  s. ( ISBN  2-86883-533-3 , læs online ) , s.  168
  19. (in) Eberhard Grün , interplanetært støv , Berlin, Springer,2001, 804  s. ( ISBN  3-540-42067-3 , læs online )
  20. Hubert Reeves , "  Universets oprindelse  ", Philosophical Horizons , bind.  2,1992, s.  21
  21. (in) C. Leinert og E. Gruen (1990) "Interplanetary Dust" Fysik og kemi i rummet (R. Schwenn og E. Marsch red.) . Pp 204-275, Springer-Verlag. 
  22. (in) California Institute of Technology, "  Spitzer Space Telescope Mission overview  " (adgang til 24. november 2010 )
  23. (in) "  45th Lunar and Planetary Science Conference (2014): Stardust Mission and Cosmic Dust (Tuesday, March 18, 2014)  " [PDF] (adgang 13. november 2014 )
  24. (en) Andrew J. Westphal , et al. , "  Endelig rapport fra Stardust ISPE: Syv sandsynlige interstellære støvpartikler  " [PDF] (adgang til 13. november 2014 )
  25. (i) David C. agle , Dwayne C. Brown og William P. Jeffs , "  Stardust interstellare rum Partikler Opdager Potential  " [html] på jpl.nasa.gov
  26. (en) Andrew J. Westphal , et al. , "  Bevis for interstellar oprindelse af syv støvpartikler opsamlet af Stardust-rumfartøjet  " , Science , bind.  345, nr .  6198,15. august 2014, s.  786-791 ( DOI  10.1126 / science.1252496 , resumé , læs online [PDF] , adgang til 13. november 2014 ) Medforfatterne af artiklen er ud over Andrew J. Westphal: Rhonda M. Stroud, Hans A. Bechtel, Frank E. Brenker, Anna L. Butterworth, George J. Flynn, David R. Frank, Zack Gainsforth, Jon K. Hillier, Frank Postberg, Alexandre S. Simionovici, Veerle J. Sterken, Larry R. Nittler, Carlton Allen, David Anderson, Asna Ansari, Saša Bajt, Ron K. Bastien, Nabil Bassim, John Bridges, Donald E. Brownlee , Mark Burchell, Manfred Burghammer, Hitesh Changela, Peter Cloetens, Andrew M. Davis, Ryan Doll, Christine Floss, Eberhard Grün, Philipp R. Heck, Peter Hoppe, Bruce Hudson, Joachim Huth, Anton Kearsley, Ashley J. King, Barry Lai, Jan Leitner, Laurence Lemelle, Ariel Leonard, Hugues Leroux, Robert Lettieri, William Marchant, Ryan Ogliore, Wei Jia Ong, Mark C. Price, Scott A. Sandford, Juan-Angel Sans Tresseras, Sylvia Schmitz, Tom Schoonjans, Kate Schreiber, Geert Silversmit, Vicente A. Solé, Ralf Srama, Frank Stadermann, Thomas Stephan, Julien Stodolna, Stephen Sutton, Mario Trieloff, Peter Tsou, Tolek Tyliszczak, Bart Vekemans, Laszlo Vincze, Joshua Von Korff, Naomi Wordsworth, Daniel Zevin og Michael E. Zolensky samt 30.714 internetbrugere fra Stardust @ home- projektet .

Tillæg

Bibliografi

Dokument, der bruges til at skrive artiklen : dokument brugt som kilde til denne artikel.

Relaterede artikler

eksterne links